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Questão FC277534

A figura a seguir ilustra, no sistema de coordenadas ortogonais \(xOy,\) a situação em que uma partícula é lançada com uma velocidade inicial \(v_0 \, = \, 10 \, m/s\) no sentido p

Dinâmica

CEBRASPE (CESPE) · 2023

A figura a seguir ilustra, no sistema de coordenadas ortogonais \(xOy,\) a situação em que uma partícula é lançada com uma velocidade inicial \(v_0 \, = \, 10 \, m/s\) no sentido positivo do \(eixo-x,\) em direção ao arco de circunferência localizado no segundo quadrante do sistema de coordenadas e cujo centro é o ponto C. A partícula passa dessa trajetória para o arco de curva no primeiro quadrante do sistema, de maneira exata na figura, \(\alpha \, = \, \pi/3, \,\, r \, = \, 2 \, m \,\, e \,\, d \, = \, 4 \, m.\)

 

 

A partir dessas informações e considerando que não há atrito em toda a trajetória da partícula e que \(sen \, \begin {pmatrix} \dfrac {\pi} {3} \end {pmatrix} \, = \, \dfrac {\sqrt {3}} {2} \,\, e \,\, sen \, \begin {pmatrix} \dfrac {\pi} {6} \end {pmatrix} \, = \, \dfrac {1} {2},\) julgue o item e assinale a opção correta no item, que é do tipo C.

 

Deseja-se realizar um choque entre dois corpos (o corpo 1, de massa \(m_1,\) inicialmente em movimento; e o corpo 2, de massa \(m_2,\) parado), de tal modo que, após o choque, o coeficiente de restituição entre os corpos seja o menor possível, com a menor perda relativa de energia.

 

Nesse caso, a melhor escolha a fazer será

  1. \(m_1 \, = \, m_2.\)
  2. \(m_1 \, << \, 1.\)
  3. \(m_2 \, << \, m_1.\)
  4. \(m_2 \, >> \, m_1.\)
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Gabarito

Certo

Comentário do professor

Para obter o menor coeficiente de restituição possível e a menor perda relativa de energia, deve-se provocar uma colisão perfeitamente inelástica, isto é, e = 0, onde os corpos ficam juntos após o choque.

Se o corpo 1 (massa \(m_1\)) vem com velocidade \(v_0\) e o corpo 2 (massa \(m_2\)) está parado, a velocidade comum após o choque é \(v_f=\dfrac{m_1}{m_1+m_2}\,v_0\).

Comparando energias: \(E_0=\tfrac12 m_1 v_0^2\) e \(E_f=\tfrac12\dfrac{m_1^2}{m_1+m_2}v_0^2\). A perda relativa de energia fica

\(\dfrac{\Delta E}{E_0}=\dfrac{m_2}{m_1+m_2}.\)

Logo, para minimizar essa perda escolhe-se \(m_2 \ll m_1\) (então \(\Delta E/E_0\approx m_2/m_1\) muito pequeno). Portanto, m2 << m1.

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